تاثیر میدان مغناطیسی بر انرژی مواد ترموالکتریک

پژوهشگران دانشگاه ام‌.آی‌.تی، در بررسی جدید خود دریافتند می‌توان با تقویت میدان مغناطیسی برخی مواد، انرژی آنها را افزایش داد.

به گزارش ایسنا و به نقل از ام‌آی‌تی نیوز، پژوهش‌ها نشان می‌دهند مواد جدیدی که در میادین مغناطیسی بالا گرم می‌شوند، می‌توانند سطوحی از انرژی را تولید کنند.

ممکن است روزی استفاده گسترده از این مواد ترموالکتریک، با بهبود آنها ممکن و به این ترتیب، هنگام گرم شدم یک طرف ماده، الکتریسیته تولید شود.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

فیزیکدانان "دانشگاه ام‌آی‌تی"(MIT)، روشی برای افزایش چشمگیر ظرفیت ترموالکتریک یافته‌اند. موادی که آنها در این پژوهش استفاده کرده‌اند، پنج برابر کارآمدتر هستند و از آنجا که اکنون، بهترین مواد ترموالکتریک وجود دارند، شاید بتوانند دو برابر بیشتر انرژی تولید کنند.

"برایان اسکینر"(Brian Skinner)، نویسنده ارشد این پژوهش گفت: اگر رویای ما به حقیقت بپیوندد، همه موادی که در حال حاضر، ناکارآمد به نظر می‌رسند، کارآمد خواهند بود. در این صورت، می‌توان از این مواد برای گرم کردن موتور خورو یا شارژ دوباره باتری استفاده کرد.

توانایی یک ماده برای تولید انرژی از گرما، براساس رفتار الکترون‌های آن در دماهای متفاوت صورت می‌گیرد. هنگامی که یک طرف از ماده ترموالکتریک گرم می‌شود، می‌تواند به الکترون‌ها انرژی بدهد تا از قسمت گرم شده حرکت کنند و روی قسمت سرد انباشته شوند. در نتیجه، یک ولتاژ قابل اندازه گیری ایجاد می‌شود.

موادی که تاکنون کشف شده‌اند، نیروی ترموالکتریکی کمی تولید می‌کنند زیرا دادن انرژی حرارتی به الکترون‌ها، تقریبا دشوار است. در بیشتر مواد، الکترون‌ها در گروه‌ها یا طیف‌های خاصی از انرژی وجود دارند. هر گروه، با یک شکاف – انرژی‌های کمی که در آنها الکترون وجود ندارد- جدا می‌شوند. دادن انرژی کافی به الکترون‌ها برای عبور از این شکاف و حرکت فیزیکی در سراسر یک ماده، بسیار چالش برانگیز است.

اسکینر به همراه "لیانگ فو" (Liang Fu)، از نویسندگان پژوهش، ظرفیت ترموالکتریک خانواده‌ای از مواد را که با عنوان "نیمه‌رساناهای توپولوژیک" شناخته می‌شوند، بررسی کردند. این مواد، برخلاف دیگر مواد جامد مانند نیمه‌رساناها و عایق‌ها، در داشتن نوار ممنوعه صفر، منحصربه‌فرد هستند.

در فیزیک، "نوار ممنوعه"(Band gap)، به منطقه‌ای از طیف انرژی در یک جامد گفته می‌شود که در آن، هیچ حالت از طیف الکترونیک نمی‌تواند وجود داشته باشد. این شکل انرژی، الکترون‌ها را قادر می‌سازد هنگام گرم شدن، به سادگی به طیف‌های بالاتر انرژی بروند.

اسکینر در پژوهشی غیرمرتبط، اثر کمیابی را در نیمه‌رساناهایی که در معرض میدان مغناطیسی قوی قرار داشتند، مشاهده کرد. میدان مغناطیسی تحت چنین شرایطی، می‌تواند بر حرکت الکترون‌ها اثر بگذارد و مسیر حرکت آنها را شکل دهد.

گروه دانشگاه ام‌.آی‌.تی، در بررسی تحقیقاتی که پیشتر انجام شده بود، با گروهی از دانشمندان "دانشگاه پرینستون"(Princeton University) آشنا شدند. این دانشمندان در سال 2013، ویژگی‌های یک ماده توپولوژیک موسوم به "سلناید" (selenide) را بررسی و ویژگی‌های ترموالکتریکی آن را در یک میدان مغناطیسی، اندازه‌گیری کرده و افزایش تولید ترموالکتریکی را در یک میدان مغناطیسی بسیار بالا مشاهده و گزارش داده بودند.

اسکینر و فو، ویژگی‌های این ماده را برای مدل‌سازی اجرای ترموالکتریکی آن در دما و میدان مغناطیسی خاصی، به کار بردند.

اسکینر افزود: ما در نهایت، دریافتیم که در یک میدان مغناطیسی قوی، می‌توان الکترون‌ها و شکاف‌ها را در جهت متفاوتی حرکت داد. الکترون‌ها به قسمت سرد ماده و شکاف‌ها به قسمت گرم ماده حرکت می‌کنند. در نتیجه این همکاری و تنها با تقویت میدان مغناطیسی، ولتاژ بیشتری از یک ماده مشابه به دست خواهد آمد.

این پژوهش، در مجله "Science Advances" به چاپ رسید.

انتهای پیام

منبع: ایسنا

کلیدواژه: استخدام انرژي ترموالکتریک میدان مغناطیسی

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۱۸۷۷۷۴۹۵ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

ابتکار ناسا به المپیک پاریس می‌رود!

یک سوپرپلیمر جدید که با توجه به ایده ناسا ساخته شده است، در رقابت‌های المپیک پاریس ۲۰۲۴ بر تن وزرشکاران خواهد بود.

به گزارش ایسنا، لحظه‌ای که علاقه‌مندان به ورزش سه سال منتظر آن بودند، با آغاز بازی‌های المپیک پاریس ۲۰۲۴ در ۲۶ ژوئیه بالاخره فرا می‌رسد.

به نقل از دیلی میل، در طول این رویداد ۱۹ روزه، ۱۰۵۰۰ ورزشکار از ۲۰۶ کشور جهان در ۳۲۹ زمینه از دو و میدانی گرفته تا اسکیت‌بورد با یکدیگر رقابت خواهند کرد.

اگر بازی‌ها را تماشا کنید، احتمالا متوجه خواهید شد که لباس ورزشی چند ورزشکار دارای یک الگوی چرخشی است. این لباس‌ها با یک ابرماده الهام‌گرفته‌شده از ایده ناسا توسط شرکت «رئون لبز»(Rheon Labs) ساخته شده‌اند که پیشتر به تعدادی از ورزشکاران کمک کرده است تا رکوردها را بشکنند.

«اولگا کراوچنکو»(Olga Kravchenko)، مدیر طراحی شرکت رئون لبز، گفت: فناوری ما سال‌ها پژوهش بیومکانیکی را با شیمی پیچیده ترکیب کرده است تا دنیای جدیدی را از پتانسیل ورزشکاران به نمایش بگذارد و دوره جدیدی از عملکرد را برای دوندگان شکل دهد.

کراوچنکو ادامه داد: فناوری ما یک سوپرپلیمر جذب‌کننده انرژی حساس به کشش، سبک‌وزن و عملکردمحور است. این پلیمر را می‌توان به عنوان ماده تشکیل‌دهنده لباس‌های فعال برای بهینه‌سازی عملکرد استفاده کرد.

پلیمر در حالت طبیعی خود، نرم و انعطاف‌پذیر است، اما هنگامی که تحت فشار قرار می‌گیرد، انرژی را جذب می‌کند و سفت می‌شود. کراوچنکو این رفتار را با ماسه مرطوب مقایسه کرد. وی افزود: پلیمر مانند ماسه خیسی است که در حال دویدن روی آن هستید، فقط در اثر ضربه خوردن سفت می‌شود و سپس دوباره به حالت نرم و انعطاف‌پذیری بازمی‌گردد. این قابلیت منحصربه‌فرد بدین معناست که می‌تواند بدون این که راحتی کاربر را به خطر بیندازد، در صورت نیاز پشتیبانی شود و عدم کارآیی انرژی را کاهش دهد.

این ماده از نظر عملی، عضلات را در کارآمدترین موقعیت قرار می‌دهد و تضمین می‌کند که انرژی ورزشکار هنگام مسابقه از بین نمی‌رود.

چندین برند مشهور از جمله «رافا»(Rapha)، «هارلی دیویدسون»(Harley Davidson) و «روروک»(Ruroc) در حال حاضر از این سوپرپلیمر در محصولات خود استفاده می‌کنند. «آدیداس»(Adidas) نیز از این ماده در محصولات مجموعه «تکفیت»(Techfit) و «آدیزیرو»(Adizero) خود استفاده می‌کند که در میان بسیاری از ورزشکاران برجسته محبوبیت دارند.

در هفته‌های اخیر، چندین رکورد جهانی توسط ورزشکارانی شکسته شده است که سوپرپلیمر شرکت رئون لبز را به تن داشته‌اند.

کراوچنکو گفت: دیدن ورزشکارانی که سوپرپلیمر را در المپیک پاریس می‌پوشند، یک لحظه بسیار غرورآفرین برای همه گروه شرکت رئون لبز خواهد بود. ما مفتخریم که نوآوری‌های حوزه فناوری در ورزش جدی گرفته می‌شوند و در چنین بازی‌های معتبری حضور پیدا می‌کنند.

انتهای پیام